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다원계 규소화물의 새로운 발전-반도체 BaSi₂의 예-

전문가 제언: ○ 규소화물(silicide)반도체의 연구는, 철 규소화물(β-FeSi₂)을 중심으로 행해지고, 최근에는 강자성체 Fe₃Si와 조합되는 등 새로운 전개를 보이고 있다. 한편 알칼리 토류금속과 Si의 화합물인 규소화물반도체에는 Mg₂Si, BaSi₂등이 있지만, 일반으로는 친숙하지 않다. Mg₂Si는, Si사이드를 Ge, Sn, Pb와 치환하는 것으로, 금제대폭이 0.7eV에서 제로갭까지 제어되는 특징이 있다.

○ BaSi₂는 칼코피라이트(chalcopyrite) 중간의 비상히 큰 광흡수계수를 가지고, Ba 사이드를 Sr로 치환해서 금제대폭을 1.3eV부터 확대되는 등, 종래의 Si계 반도체에는 없는 특징을 가진다. 이 원고에서는 BaSi₂를 중심으로, 제작방법, 전기특성, 광학특성, 밴드계산의 현상을 소개하고, 응용을 포함해서 장래전망을 서술하고 있다.

○ 한국에서 처음으로 반도체소자가 생산된 것은 1965년으로 합작투자회사에서 단순조립생산에서 초보적 반도체 기술이전이 되었고, 1970년대 말 정부출연연구소를 중심으로 반도체IC기술개발체제의 구축과 1980년대 초에 민간기업의 대규모투자로 반도체 분야의 체계적인 기술이 축적되어 1993년 64MD램에 이어 1994년에는 세계 최초로 256MD램(삼성전자)을 개발하여 미국IBM, 일본도시바, 유럽지멘스를 제치고 반도체메모리분야에서의 기술우위를 차지하였다.

○ 반도체의 응용은 대표적인 반도체소자인 다이오드·트랜지스터에서 현재 반도체소자에는 보통의 다이오드 및 트랜지스터 이외에 많은 종류가 있다. 또한 ‘태양전지’에 있어서는 광-전기 변환효율에 따라 실리콘 반도체와 비소화갈륨반도체 등으로 만들어진다. 현재는 초고밀도 집적회로(VLSI)까지 발전하여 사회의 모든 분야에서 활용될 것이다.

○ 이 글은 반도체 BaSi₂를 예로 소개하는 다원계(多元系) 규소화물의 새로운 전개과정을 참고해서, 새로운 가능성을 가진 많은 반도체 규소화물이 개발되어 활용될 수 있도록, 관심 있는 연구자나 관련기관에 참고자료가 될 것으로 사료되어 소개한다.

저자: Takashi SUEMASU, Yoji IMAI
자료유형: 학술정보